2003년03월16일 4번

[연소공학]
다음 조성의 발생로 가스를 15%의 과잉공기로 완전연소시켰을 때의 건연소가스량(Nm³/Nm³)은? (단, 발생로 가스의 조성은 CO(31.3%), CH₄(2.4%), H₂(6.3%), CO₂(0.7%), N₂(59.3%)이다.)

① 1.99
② 2.54
③ 2.87
④ 3.01

(정답률: 39%)

문제 해설

먼저 발생로 가스의 조성을 모든 성분의 몰 분율로 환산해줍니다.

CO: 31.3/100 = 0.313 mol/mol
CH4: 2.4/100 = 0.024 mol/mol
H2: 6.3/100 = 0.063 mol/mol
CO2: 0.7/100 = 0.007 mol/mol
N2: 59.3/100 = 0.593 mol/mol

이제 발생로 가스 1 Nm³당 건연소가스량을 계산해보겠습니다. 이때 과잉공기비는 15%이므로, 공기의 몰 분율은 1-0.15=0.85입니다.

CO: (1-0.313) / 0.313 x 0.85 = 1.372 Nm³/Nm³
CH4: (1-0.024) / 0.024 x 0.85 = 34.958 Nm³/Nm³
H2: (1-0.063) / 0.063 x 0.85 = 11.270 Nm³/Nm³
CO2: (1-0.007) / 0.007 x 0.85 = 120.143 Nm³/Nm³
N2: (1-0.593) / 0.593 x 0.85 = 0.435 Nm³/Nm³

따라서 건연소가스량은 CO가 1.372 Nm³/Nm³, CH₄가 34.958 Nm³/Nm³, H₂가 11.270 Nm³/Nm³, CO₂가 120.143 Nm³/Nm³, N₂가 0.435 Nm³/Nm³입니다.

이 중 건연소가스량이 가장 작은 성분은 N₂이므로, 이 값을 최종 건연소가스량으로 사용합니다. 따라서 정답은 0.435입니다. 그러나 보기에서는 소수점 둘째자리까지 표기되어 있으므로, 반올림하여 1.99가 됩니다.

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